股骨颈骨折空心钉内固定后股骨近端骨质疏松的有限元分析

背景:股骨颈骨折空心钉内固定术后由于患肢短期内常常不能负重,且高刚度的内植物对骨折断端存在应力遮挡效应,易导致患肢出现骨质疏松,股骨近端生物力学分布发生变化,术后股骨头坏死发病率较高,目前关于股骨颈骨折术后股骨近端骨质疏松对股骨近端及空心钉生物力学影响的研究较少。目的:通过有限元分析探讨股骨颈骨折术后发生骨质疏松对空心钉内固定治疗的生物力学影响,探究生物力学因素在股骨头坏死进程中的作用。方法:获取1例股骨颈骨折患者股骨CT扫描数据,利用Mimics 19.0、3-Matic、UG 11.0、Hypermesh 14.0、Abaqus软件建立空心钉治疗股骨颈骨折的股骨近端模型,利用Abaqus软件分析1种术后股骨近端无骨质疏松、3种术后股骨近端骨质疏松的有限元模型,测量分析4种模型不同部件的应力、接触压力、位移峰值及云图,对比分析股骨头内部应力变化及分布情况。结果与结论:股骨头及下前空心钉的应力、接触压力随骨质疏松程度变化较大,4种模型的位移峰值随着骨质疏松程度加重而缓慢增长。通过单因素方差分析,结果显示骨质疏松程度对不同部件的应力、接触压力、位移峰值无显著性影响,股骨头内部应力分布随骨质疏松发生相应变化,股骨近端的生物力学环境变化对股骨头坏死有着重要影响。

基于正交试验的民用飞机抗爆结构参数敏感性分析

最小风险炸弹位置(LRBL)结构是放置飞机上可疑爆炸物的装置,探究结构尺寸和炸药位置对其抗爆性能的影响程度可为其改进设计提供参考。基于正交试验设计与数值模拟相结合的方法,以LRBL结构各危险部位的最大应变和变形为评价指标,分别运用极差分析法和方差分析法对LRBL结构的罐体壁厚、底盖厚度、连接凸台厚度、剪切销直径和炸药位置5个影响因素开展参数敏感性分析。结果表明:在200 g炸药当量的工况下,各因素对LRBL结构的抗爆性能的影响显著程度从大到小为炸药位置、罐体壁厚、底盖厚度、凸台厚度和剪切销直径;结合评价指标综合分析得到各个因素最优水平下的LRBL结构设计方案。

考虑磨损演化的铰链式襟翼机构动力学仿真研究

不同卡位的襟翼气动载荷差别很大,使得轴承在不同襟翼偏角下所承受载荷也存在明显差异,这导致在不同角度位置的轴承磨损深度不一致。因此,引入均匀磨损深度的方法难以适用于襟翼的动力学特性分析。为解决这一问题,提出了一种基于最小二乘法的动力学建模方法。根据襟翼翼面的连接特点利用C-B法对其进行柔性化,并采用RBE2单元建立刚柔耦合动力学模型。联合UAMP、DISP、UMESHMOTION子程序进行磨损演化仿真,获取铰链轴承的非均匀磨损数据,同时通过最小二乘拟合建立磨损深度和襟翼偏角角度以及摩擦因数的映射关系。将该映射关系以铰链轴承中心点的偏移量和轴承摩擦因数的方式更新刚柔耦合动力学模型,以获取在磨损影响下的襟翼机构动力学响应,验证了方法的适用性和有效性。结果表明,随着磨损的进行,襟翼内外侧轴承转轴同轴度逐渐降低,内外侧驱动力矩随之增加,增加幅度最大为15.08%。该方法可为襟翼机构的设计及轴承选型提供一定支持。

基于DCS系统6 kV中压开关四态切换的智能化应用

6 kV开关在DCS系统实现程控式操作是未来智慧电厂发展的技术方向。华能罗源发电公司6kV开关在厂用电系统设计选型时就针对性地选择了厦门ABB的ZS1型断路器,配备电动手车,并在DCS系统实现了远方摇入/摇出手车操作。本次通过对6 kV开关柜再次升级改造,将接地刀闸、低压二次微型断路器升级改造为电动地刀、智能型微断,利用DCS平台集成视频监控和控制信号,实现6 kV开关四态切换一键式操作,实现现场无人化管理。

达芬奇机器人Xi系统在肝切除术中的应用

目的总结本中心应用达芬奇机器人Xi系统在肝切除中的效果和布孔和程序化操作方面的经验。方法回顾性分析苏州大学附属第一医院肝胆胰外科2020年10月至2022年5月期间施行达芬奇机器人肝切除手术的38例患者的临床和病理资料。结果38例均采用达芬奇Xi系统成功完成肝切除手术,1例因手术创面止血不满意中转开腹。术中采用反L型布孔加快装机步骤,减少频繁更换器械的困扰,适用于大部分肝切除术。右半肝切除中超声刀优先置于4号臂进行肝门处理,随后切换至2号臂左手操作断肝,可以保证良好的切肝角度,联合两侧机械臂的配合,形成类似于“三叉戟”的切除模式。布置1~2个助手孔,利用吸引器及电凝设备保持术野清晰。术后病理:肝脏恶性肿瘤29例(均为R0切除),良性肿瘤5例,肝内外胆管结石3例,肝脓肿1例。中位手术时间250(126)min,术中出血量100(110)mL,手术并发症发生率为7.9%(3/38),均经保守治疗治愈,无围手术期死亡。34例患者术后留置引流管,置管时间4(1)d,术后住院时间6(2)d。结论机器人辅助肝切除术安全可行,机器人平台的信息整合以及灵活操作的独有特点,有助于精准解剖性肝切除开展和进一步减少肝切除手术的创伤。程序化手术布局及手术流程,有利于缩短机器人肝切除术的学习曲线。

民用飞机顺气流襟翼机构故障工况动力学仿真研究

民用飞机顺气流襟翼一般由空间复杂多铰机构驱动,按照适航条款CCAR25.671的要求需开展典型故障下的机构特性研究。构建机构运动数字样机,采用RBE2单元将刚性多铰机构铰链点关联至柔性襟翼本体,建立襟翼机构刚柔耦合动力学模型;在巡航、起飞、着陆三种气动载荷工况下,采用调节铰链摩擦系数和设置单侧驱动失效的方法分别模拟铰链卡滞和操纵系统单侧失效两种典型故障,并分析驱动力矩和铰链点载荷的变化规律。结果表明:铰链卡死时,内侧驱动连杆耳片发生拉伸破坏;内侧驱动失效时,外侧摇臂铰链点径向载荷提升明显,在实际中应重点关注该类襟翼外侧摇臂中关节轴承的径向和轴向承载能力,避免外侧机构出现单独操纵的情况,同时需要对整个驱动系统增加扭矩保护。

荔枝瘿螨生物学及其防控研究进展

荔枝瘿螨是为害荔枝的一类重要害虫,体型小、种类多、分布广。随着荔枝种植面积的扩大、荔枝果实和荔枝苗木的远距离运输,给荔枝瘿螨的传播创造了条件。本文主要总结了国内荔枝瘿螨的研究结果,阐明了荔枝瘿螨的种类及其分布特点;以荔枝瘤瘿螨Aceria litchii和荔枝分位瘿螨Disella litchii为例,阐述了荔枝瘿螨的生物学特性及种群动态、天敌、寄主(荔枝品种)的抗虫(瘿螨)性、种群监测技术、防治措施等方面的研究进展。结合产业发展,指出生产中亟待解决的问题和研究方向,并提出建立“以农业防治为基础、生物防治相结合、化学防控为辅助”的荔枝瘿螨综合防控技术体系的具体措施。

基于干涉接触的前缘缝翼尾缘结构设计与分析

前缘缝翼是大型飞机起飞与降落阶段重要的增升装置,但受自身结构刚度及其支持刚度影响,承受气动载荷时缝翼易发生翘曲变形,与翼盒产生缝隙,影响到机翼的气动效率。为消除巡航状态缝翼的变形,提高机翼气动效率,提出前缘缝翼干涉尾缘结构设计技术。对影响前缘缝翼结构法向和弦向变形的主要因素进行理论分析。以国内某大型飞机前缘缝翼为研究对象,针对蒙皮等各结构尺寸对前缘缝翼本体刚度的影响,从质量和变形两方面进行详细论述。在保持原有前缘缝翼结构尺寸、质量的前提下,进行前缘缝翼干涉尾缘结构的设计。结果表明:所提的前缘缝翼干涉尾缘结构在巡航工况气动载荷下,可以保持与机翼不分离的状态,提高气动性能,且有效避免了质量的增加。

基于元件降额设计的温度步进强化试验剖面设计

针对目前强化试验剖面效率低、成本高的问题,提出了某型弹类电子产品温度强化试验剖面设计框架。结合产品可靠性框图对试验对象进行失效逻辑分析,基于元器件降额的步长设计方法(step design method based on component derating,CD-SDM)优化步长、缩短试验时间,采用基于有限元仿真的确定性分析方法获得工作极限和破坏极限估值,降低步长划分时极限间工作裕度的影响,实现步长、试验时间和其他要素的优化。以某型弹类电子产品高温步进为例验证所提方法,结果表明获得的温度强化试验剖面较传统方法在试验时间上最少可缩短13.33%左右,与传统方法相比减少了1/4的检测次数,优化了目前可靠性强化试验剖面设计对弹类电子产品试验效率低、成本高的问题。

Π型叠合梁斜拉桥建造全周期静风失稳模式及机理研究

为了研究低抗扭转刚度斜拉桥建造全周期的静风稳定特征,采用风洞试验获得施工、运营阶段±10°风攻角区间主梁静风三分力系数,结合有限元数值模拟方法,采用内、外双层迭代算法同时计入斜拉桥几何非线性和风荷载非线性,对主跨跨径为480 m的Π型钢混叠合梁斜拉桥进行了建造全周期非线性静风响应分析。追踪该桥各典型施工阶段主梁变位和拉索索力随风速的变化,以揭示低抗扭刚度斜拉桥建造运营全过程中的静风失稳模式及失稳机理。分析结果表明:随施工阶段发展,静风失稳模式多次变化;各工况下的静风失稳均是三向变位的复杂耦合行为,本桥扭转和竖向变位交替占主导地位;最大单悬臂阶段为各施工阶段中最不利的一个工况,其失稳风速仅为72 m/s且结构响应较大。扭转为主导的失稳是由于拉索系统的应力降低而引起的结构破坏,而竖向变位为主的失稳是由结构较大变位引起的整体刚度的丧失导致的。静风失稳的内在机理是结构在风载下的附加风攻角反作用于风荷载使升力和升力矩迅速变化,同时结构的非线性变形导致拉索系统应力降低和结构刚度降低使结构破坏。

不同蜂蜜抗氧化活性和抑制酪氨酸酶活性的比较

该研究采用分光光度法测定了10种蜂蜜中总酚酸和总黄酮的含量及对酪氨酸酶的活性抑制,采用1,1-二苯基苦基苯肼(DPPH)自由基清除法和铁离子还原(FRAP)法测定了其体外抗氧化活性。结果表明,10种蜂蜜总酚酸含量为116.46~2133.33 mg PCA/kg,总黄酮含量为8.31~120.81 mg QUE/kg,DPPH自由基清除IC50为16.25~674.22 mg/mL,铁离子还原FRAP值为0.50~7.39 mmol Fe^(2+)/kg,酪氨酸酶抑制IC50为9.15~350.26 mg/mL。荞麦蜜的DPPH自由基清除能力(IC50为16.25~45.83 mg/mL)、铁离子还原能力(3.21~7.39 mmol Fe^(2+)/kg)和酪氨酸酶活性抑制能力(IC50为9.15~14.16 mg/mL)显著高于其他几种蜂蜜(p<0.05)。蜂蜜抗氧化活性、酪氨酸酶抑制活性与蜂蜜中总酚酸、总黄酮含量显著相关(p<0.05)。该研究为蜂蜜功能性产品的开发提供了依据。

基于谐波匹配补偿和无键相阶次跟踪的轴承故障诊断

煤矿机械设备轴承在强冲击、大载荷工况下产生的振动信号表现出强烈的瞬态非平稳与局部非线性特性。经典的时域统计分析方法和全局域变换方法难以识别故障特征;传统阶次跟踪方法存在设备安装不便、难以获取瞬时频率的问题;传统的无键相阶次跟踪方法在转速波动剧烈的条件下估计出的瞬时频率精度低,导致故障识别效果差。针对上述问题,提出了一种基于谐波匹配补偿和无键相阶次跟踪的轴承故障诊断方法。首先,利用基于谐波匹配补偿的时频分析方法对轴承振动信号进行处理,准确估计瞬时频率;其次,通过Vold-Kalman滤波方法自适应提取谐波分量信号;再次,采用Hilbert变换计算谐波的瞬时相位,进而获得时间域与角度域的映射关系,完成原始时间域信号在角度域的重采样;最后,对重采样的信号进行快速傅里叶变换,通过分析包络阶次谱,实现轴承故障特征识别。仿真和试验结果表明,该方法估计的瞬时频率与实际值之间的最大相对误差不超过1%,表征轴承故障特征阶次准确且明显,可有效诊断轴承故障。

蜂花粉中新烟碱农药的残留分析及膳食摄入风险评估

该研究探讨了我国不同植物源66个蜂花粉样品中8种新烟碱农药的残留情况,并根据残留结果进行普通人群膳食摄入风险评估。结果发现,样品检出率为50.0%,共检出5种新烟碱农药,包括啶虫脒、吡虫啉、噻虫嗪、噻虫胺和呋虫胺,检出率最高的为噻虫嗪(31.8%),残留浓度最高为啶虫脒(195.1 ng/g)。4种植物源的蜂花粉中新烟碱农药的残留存在显著差异:茶花粉的检出率显著高于其他3种花粉;杂花粉的残留浓度显著高于茶花粉和油菜花粉,残留浓度从高到低依次为杂花粉、荞麦粉、茶花粉、油菜花粉。来自6个主要地区的蜂花粉残留情况也有所不同,这可能跟我国不同地区和不同作物中新烟碱农药的施用情况相关。依据新烟碱农药的残留浓度进行人类膳食摄入风险评估,评估结果(风险商值均小于1%)说明蜂花粉中的新烟碱农药残留风险可接受。

民机起落架机构破冰动力学仿真分析方法

民机在遭遇降雪、降霜、冻雨等极端气候条件时,运动机构有可能附着冰层,当积冰达到一定程度,便可能影响到机构的正常运动。为研究起落架机构在上述极端气候条件下的环境适应能力,基于ADAMS建立民机起落架多体动力学模型,考虑重力、冰层黏滞力、摩擦力对机构运动的影响,仿真分析了不同温度、不同冰型下的起落架机构的驱动力矩。研究发现,常温无冰工况下,起落架收放动作受重力影响最大;当在环境温度-25℃左右形成冻结冰时,起落架所需破冰驱动力矩最大;起落架发生结冰(冻结冰或撞击冰),破除冰层所需驱动力矩数值的分散性很大;起落架严重积冰时,仅靠驱动无法实现破冰,需进行除冰作业。本文建立起落架多工况破冰动力学模型的建模流程具有很好的移植性,可推广到其他机构的破冰动力学仿真。

基于可靠性的民机防爆结构优化设计研究

最小风险炸弹位置(least risk bomb location,简称LRBL)结构作为应用于民航客机的防爆结构,在保证可靠性的同时,还应尽可能地减小结构质量。开展了基于可靠性的LRBL结构优化设计研究,首先以LRBL结构轻量化作为优化设计目标,选择LRBL结构的结构尺寸作为设计变量,然后确定约束为结构可靠性指标,采用响应面法结合可靠性指标转化得到优化模型约束函数,搭建LRBL结构的可靠性优化模型,最后采用内点法进行LRBL结构的可靠性优化求解。以某个LRBL结构设计方案开展了优化设计案例分析,结果表明在满足可靠性指标的基础上,优化后的LRBL结构质量减轻了45.08%,减重效果明显,对LRBL结构应用于工程实际具有指导意义和参考价值。

湖泊生态系统产甲烷与甲烷氧化微生物研究进展

湖泊生态系统是重要的大气甲烷来源,其甲烷释放量占全球自然生态系统的40%.产甲烷和甲烷氧化微生物在湖泊甲烷生产和消耗过程中发挥关键作用.本文综述了近期有关湖泊生态系统甲烷产生与氧化过程的研究进展,重点介绍产甲烷与甲烷氧化微生物在湖泊中的分布特征、代谢途径以及调控机制.现有研究表明,湖泊中甲烷的生成不仅仅依靠赋存于沉积物和水体厌氧层的产甲烷古菌,还可能来自有氧环境中其他产甲烷微生物的代谢作用.湖泊中的甲烷在脱离水体逸散至大气之前,被甲烷氧化微生物利用,转化成二氧化碳和小分子有机化合物(如甲醇、甲醛和甲酸等).除了传统依赖氧气作为电子受体的好氧氧化过程外,新近研究还揭示了多种厌氧甲烷氧化过程,包括依赖还原硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐以及Fe^(3+)/Mn^(4+)等金属离子的甲烷氧化过程.文献综合分析表明,反硝化型厌氧甲烷氧化过程主要发生在淡水湖泊中,而硫酸盐还原型主要发生在高盐度或者高碱度湖泊中.水体温度、溶解氧浓度可以显著影响产甲烷与甲烷氧化微生物的丰度与群落结构,其他湖泊环境条件,如盐度、pH和有机质类型等都可能改变产甲烷与甲烷氧化微生物的分布和代谢活性.不同湖泊类型的比较研究,有助于全面掌握影响湖泊产甲烷与甲烷氧化微生物的时空分布与代谢特征的主导因素.

铝钛复合耳片结构设计及可靠性分析

飞机耳片接头是传递载荷的关键部位,为了提高耳片接头的安全性,在保证满足静强度、疲劳等设计要求的前提下,提出了不同金属材料复合连接耳片结构设计技术。对耳片结构从破损安全设计和寿命可靠性分析方面进行了研究;针对某飞机接头耳片,基于破损安全设计理念及变形协调设计原则,提出了复合连接耳片的设计方法,并依据所提方法确定了"铝-钛-铝"厚度比例为0.8∶1∶0.8单耳设计方案,进而开展了静力学、损伤容限设计及寿命可靠性分析。结果表明:所提出的铝钛复合耳片结构设计方案可满足静强度和损伤容限要求,且与常规耳片结构对比,复合耳片在质量仅增加4.9%的情况下结构任务寿命失效概率大幅降低。论文所提方法可用于指导复合耳片的结构设计。

考虑维修比例的民机备件多级库存配置研究

提出了一种考虑维修比例的民机备件多级库存配置方法,将维修比例引入METRIC(multiechelon technique for recoverable item control)模型建立多级库存配置模型,运用边际分析法对模型进行求解进而实现备件多级库存配置。首先,阐述了考虑维修比例的多级库存配置模型的原理,建立了以机队可用度为优化目标、费用和保障率为约束数学模型;然后,论述了基于边际分析法的考虑维修比例影响的情况下多级库存配置模型求解流程;最后,以典型民机起落架航线可更换单元(line repairable units,LRU)为研究对象,在考虑维修比例影响的情况下对其多级库存配置进行研究。算例分析结果表明:在满足优化约束条件的情况下,最小的保障费用为2 759 833美元,机队可用度为0.980 6,并得到此时LRU多级库存配置数量;通过方法比较验证了考虑维修比例的维修资源多级库存配置模型的可行性和有效性。在合理降低成本的前提下,为精确地配置维修资源多级库存优化提供指导。

基于横向供应与维修比例的民机备件配置优化技术研究

针对考虑横向供应的多级库存配置问题,将维修比例这一实际因素引入库存配置模型中,提出了一种考虑横向供应及维修比例的民机备件多级库存配置方法。首先,阐述了考虑横向供应及维修比例下的多级库存配置模型的原理,并以机队可用度和备件满足率为约束条件,建立了相应的以库存系统总成本为优化目标的数学模型;其次,运用边际分析法求解考虑横向供应及维修比例条件下的备件多级库存配置;最后,以某航空公司波音737客机的部附件作为研究对象,在考虑横向供应及维修比例的条件下对其进行多级库存配置研究。算例结果得到了最优的备件库存配置数量,并且得到最低的库存系统成本为120.5万美元,机队可用度为0.990 9。相比不考虑横向供应及维修比例的传统配置模型以及只考虑维修比例的库存配置模型,所提出的模型使库存成本显著减少,可为民机备件的多级库存优化配置提供理论支撑和方法指导。

水平冲击条件下不同撞击速度对乘员头部伤害影响分析

适坠性的本质是研究对人(机组人员和乘客)的保护,而乘员头部伤害在坠撞事故中占有较大的比重。为了研究水平冲击条件下不同撞击速度对乘员头部伤害的影响,提出以乘员损伤等级(Abbreviated Injury Scale,AIS)和乘员伤害风险概率来评价乘员伤害的综合评估方法,并以典型民机双椅管三联座椅为研究对象,利用LS-Dyna软件构建了假人-座椅-约束系统动力学仿真模型,分析了不同撞击速度(8.0 m/s、10.0 m/s、12.0 m/s、14.0 m/s、16.0 m/s)对乘员头部伤害的影响及伤害发生的阶段、特点等。假人动态响应分析结果表明:在飞机纵向坠撞过程中,乘员有可能受到严重的头部和腿部伤害,乘员头部伤害随着撞击速度的增大而快速增大,乘员伤亡率随着撞击速度的增大而呈指数式增长,乘员腿部运动剧烈,增大了与舱内其他设施碰撞的风险,此外,乘员低头运动幅度、安全带载荷峰值与撞击速度亦成正比关系。因此,当坠撞事故发生时应设法控制水平撞击速度(13.0 m/s时,乘员伤亡率<10%;16.0 m/s时,乘员伤亡率>80%)。